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全球尺度大地电磁响应高精度模拟及海洋效应分析
1
作者
任政勇
李仁杰
+2 位作者
陈超健
姚鸿波
杨聪
《地球物理学报》
北大核心
2025年第7期2806-2821,共16页
SinoProbe等多个地球深部探测计划为我们提供了大量跨洲际尺度的大地电磁数据集,然而现有的大地电磁数据解释方法通常未充分考虑洲际陆地及海洋的影响,可能导致数据解释的可靠性偏低.为了有效地解释日益增多的跨洲际尺度大地电磁数据集...
SinoProbe等多个地球深部探测计划为我们提供了大量跨洲际尺度的大地电磁数据集,然而现有的大地电磁数据解释方法通常未充分考虑洲际陆地及海洋的影响,可能导致数据解释的可靠性偏低.为了有效地解释日益增多的跨洲际尺度大地电磁数据集,本文以整个地球为研究对象,提出了一种基于四面体矢量有限单元的全球大地电磁高精度快速正演方法,该方法能够考虑电离层非平面波场源并准确模拟真实陆地与海洋的影响.本文首先讨论并构建了球坐标系下的大地电磁电离层电流源的数学物理模型,推导了球坐标系下的大地电磁场边值问题,并采用四面体矢量有限元方法精确模拟了陆地和海洋的实际影响.同时,通过MPI并行计算技术加速求解大规模线性方程组,实现了高精度全球大地电磁场响应的高效计算.最后,本文利用地球圈层模型验证了算法及场源数学物理模型的准确性,并利用真实地球模型分析了东南亚区域海洋效应对大地电磁探测的影响.结果表明,海洋效应主要出现在电导率对比显著的洋陆交界处,能够产生幅值超过0.05的倾子,同时导致该区域的视电阻率增大、相位减小,局部差异超过100%.当周期从1000 s延长至10000 s时,受海洋效应影响的区域扩展了约一倍.因此,在解释周期超过数万秒的大尺度大地电磁数据时,需充分考虑沿海地区海洋效应的影响.
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关键词
大地电磁
球坐标
海洋感应效应
非平面波
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职称材料
地球磁场探测卫星探测全球大尺度洋流速度的可行性
2
作者
谷宇
任政勇
+5 位作者
陈超健
杨聪
尹亮
徐立楠
汤井田
李建华
《地球物理学报》
北大核心
2025年第9期3490-3502,共13页
探测全球洋流运动速度是理解生物圈能量交换和预测全球气候变化的关键.近年来,我国与欧美国家均发射了多颗地球磁场探测卫星,但是否可以利用地球磁场探测卫星来探测洋流运动尚不明确.成功实现大尺度洋流远程探测的关键在于感应磁场数据...
探测全球洋流运动速度是理解生物圈能量交换和预测全球气候变化的关键.近年来,我国与欧美国家均发射了多颗地球磁场探测卫星,但是否可以利用地球磁场探测卫星来探测洋流运动尚不明确.成功实现大尺度洋流远程探测的关键在于感应磁场数据对洋流运动速度是否敏感.为了回答这一问题,本文开展了卫星观测洋流感应磁场与地球主磁场、海水电导率、地球深部电导率和洋流运动速度等因素之间的灵敏度分析,结果表明,洋流运动速度是影响卫星观测洋流感应磁场的主要因素.450 km高轨地磁卫星轨道处不同洋流速度模型产生的洋流感应磁场差异达0.6 nT;200 km低轨地磁卫星洋流感应磁场对洋流速度的灵敏度显著增加,不同洋流速度模型产生的洋流感应磁场差异达1.3 nT,相对于高轨地磁卫星提高了116%.因此,地球磁场探测卫星能够用于探测全球大规模洋流运动速度,可为理解生物圈能量交换和预测全球气候变化提供新的视角.
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关键词
洋流
电磁感应
地磁卫星
灵敏度分析
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职称材料
题名
全球尺度大地电磁响应高精度模拟及海洋效应分析
1
作者
任政勇
李仁杰
陈超健
姚鸿波
杨聪
机构
中南大学地球科学与信息物理学院
有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室
中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室
慕尼黑大学地球与环境科学学院
澳门
科技大学
澳门空间技术与应用研究院
出处
《地球物理学报》
北大核心
2025年第7期2806-2821,共16页
基金
深地国家科技重大专项(2024ZD1002703,2024ZD10002007)
国家自然科学基金项目(42250102)
+1 种基金
湖南省自然科学基金项目(2025JJ50179)
中南大学中央高校基本科研业务费专项(1053320241393)联合资助。
文摘
SinoProbe等多个地球深部探测计划为我们提供了大量跨洲际尺度的大地电磁数据集,然而现有的大地电磁数据解释方法通常未充分考虑洲际陆地及海洋的影响,可能导致数据解释的可靠性偏低.为了有效地解释日益增多的跨洲际尺度大地电磁数据集,本文以整个地球为研究对象,提出了一种基于四面体矢量有限单元的全球大地电磁高精度快速正演方法,该方法能够考虑电离层非平面波场源并准确模拟真实陆地与海洋的影响.本文首先讨论并构建了球坐标系下的大地电磁电离层电流源的数学物理模型,推导了球坐标系下的大地电磁场边值问题,并采用四面体矢量有限元方法精确模拟了陆地和海洋的实际影响.同时,通过MPI并行计算技术加速求解大规模线性方程组,实现了高精度全球大地电磁场响应的高效计算.最后,本文利用地球圈层模型验证了算法及场源数学物理模型的准确性,并利用真实地球模型分析了东南亚区域海洋效应对大地电磁探测的影响.结果表明,海洋效应主要出现在电导率对比显著的洋陆交界处,能够产生幅值超过0.05的倾子,同时导致该区域的视电阻率增大、相位减小,局部差异超过100%.当周期从1000 s延长至10000 s时,受海洋效应影响的区域扩展了约一倍.因此,在解释周期超过数万秒的大尺度大地电磁数据时,需充分考虑沿海地区海洋效应的影响.
关键词
大地电磁
球坐标
海洋感应效应
非平面波
Keywords
Magnetotellurics
Spherical coordinate
Ocean induction effect
Non-planer wave
分类号
P631 [天文地球—地质矿产勘探]
P319 [天文地球—固体地球物理学]
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职称材料
题名
地球磁场探测卫星探测全球大尺度洋流速度的可行性
2
作者
谷宇
任政勇
陈超健
杨聪
尹亮
徐立楠
汤井田
李建华
机构
中南大学地球科学与信息物理学院
有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室
中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室
澳门空间技术与应用研究院
洛桑大学地球物理系
自然资源部地球物理电磁法探测
技术
重点实验室
出处
《地球物理学报》
北大核心
2025年第9期3490-3502,共13页
基金
国家自然科学基金(42250102,42250101)
湖南省自然科学基金(2025JJ50179)
+1 种基金
澳门基金会
自然资源部地球物理电磁法探测技术重点实验室开放课题基金(KLGEPT202201)联合资助.
文摘
探测全球洋流运动速度是理解生物圈能量交换和预测全球气候变化的关键.近年来,我国与欧美国家均发射了多颗地球磁场探测卫星,但是否可以利用地球磁场探测卫星来探测洋流运动尚不明确.成功实现大尺度洋流远程探测的关键在于感应磁场数据对洋流运动速度是否敏感.为了回答这一问题,本文开展了卫星观测洋流感应磁场与地球主磁场、海水电导率、地球深部电导率和洋流运动速度等因素之间的灵敏度分析,结果表明,洋流运动速度是影响卫星观测洋流感应磁场的主要因素.450 km高轨地磁卫星轨道处不同洋流速度模型产生的洋流感应磁场差异达0.6 nT;200 km低轨地磁卫星洋流感应磁场对洋流速度的灵敏度显著增加,不同洋流速度模型产生的洋流感应磁场差异达1.3 nT,相对于高轨地磁卫星提高了116%.因此,地球磁场探测卫星能够用于探测全球大规模洋流运动速度,可为理解生物圈能量交换和预测全球气候变化提供新的视角.
关键词
洋流
电磁感应
地磁卫星
灵敏度分析
Keywords
Ocean circulation
Electromagnetic induction
Geomagnetic satellite
Sensitivity analysis
分类号
P318 [天文地球—固体地球物理学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
全球尺度大地电磁响应高精度模拟及海洋效应分析
任政勇
李仁杰
陈超健
姚鸿波
杨聪
《地球物理学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
地球磁场探测卫星探测全球大尺度洋流速度的可行性
谷宇
任政勇
陈超健
杨聪
尹亮
徐立楠
汤井田
李建华
《地球物理学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
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